本文作者隶属于输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学)，所在团队围绕着电磁场理论及应用方面进行了长期卓有成效的研究：在电磁效应方面，着重研究特殊环境中人、物质、自然环境的电磁效应机理，解决高压输电的一系列安全技术问题；在电磁测量方面，着力解决在线电力装备的状态监测问题，包括信号检测与传感器研究，电力传输与通信网络信息库与故障点定位，电力信息流的传输与感知问题；在电磁成像方面，利用前期生物医学领域的成果，通过电磁成像方式研究输配电设备的绝缘性能、老化状态与故障判别问题。近年来，团队共承担973课题1项，863重点项目1项，国际合作项目1项，国家支撑计划1项，国家自然基金面上项目16项，青年基金4项。下面我们一起来看，架空输电线路三相电流非接触式测量新方法——从工频磁场数据到架空输电线路三相电流的反演逆推方法重点概要。
1.项目背景
随着智能电网的发展，沿架空输电线路对其电流进行实时状态监测、进而实现智能预警和自动控制的需求越来越迫切。考虑传统电流互感器的工作原理和电气特性，在已有线路中加装电流互感器存在诸多弊端，甚至不具备实现条件。面对这样的瓶颈问题，有必要开拓思路寻求新型的测量方式，实现安全而有效的架空输电线路电流监测。
对高压交流输电线路电磁环境的大量研究证实，输电线路工频电流在其周围空间产生工频磁场，源与场之间存在着显著的正相关性。鉴于此，本文提出了基于工频磁场测量数据反演三相架空输电线路电流的非接触式测量新思路。
2.论文所解决的问题及意义
线路空间电磁场测量与线路不存在直接的电气连接，不影响线路的运行状态；测量位置可根据需要确定，操作方便灵活。这些都体现了基于电磁场逆问题方法进行输电线路非接触测量的巨大优势，被列为国家电网公司基础性、前瞻性研究课题。
本文结合架空输电线路工频磁场算法和遗传寻优算法，提出了一种利用工频磁场测量数据反演逆推架空线路电流的理论方法，建立了算法流程，完成了三相电流幅值和相位的参数识别，实现了线路电流的非接触式测量。
本文所述问题的难点是对客观存在的物理量进行参数识别，要求较高的计算准确性，然而测量数据不可避免地存在误差；此外，反演寻优算法需快速高效，尽可能达到在线分析要求。为此，根据对输电线路工频磁场空间分量的特征分析，选择特定测量点并推导约束关系，将迭代寻优计算中的三个决策变量缩减为单个决策变量，极大地降低了计算复杂度、提高了算法效率；采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ），提高了寻优过程的收敛性和鲁棒性。
3.论文重点内容
1）架空输电线路工频磁场计算数学模型与约束关系。
在工频条件下，电磁性能具有准静态特性，因此可采用二维计算模型。基于毕奥–沙伐尔定律和叠加原理计算多导架空输电线在空间所产生的工频磁场。图1所示为三相架空输电线路磁场计算结构示意图。
图1三相架空输电线路磁场计算结构示意图
延伸阅读：输电线路常用架空导、地线型号表示及含义
图2基于NSGA-Ⅱ算法的多目标寻优流程图
3）算例分析。
对正常运行状态和单相断路状态下的三相电流参数进行了逆推寻优计算，并且讨论了测量误差对反演结果的影响。
4.结论
本文提出了基于工频磁场测量数据反演三相架空输电线路电流参数的非接触式测量新思路，建立了切实可行的计算模型。在仿真算例中，对正常运行状态和单相断路状态下的三相电流进行逆推和寻优，所得结果验证了本文所提方法的有效性和准确性。多个算例计算表明，本文提出的方法具有普遍适用性，寻优算法收敛速度快、稳定性好。
在后续研究中，还将更多地考虑输电线路实际的物理形态和运行状态，完善计算模型；此外，考虑线路磁场测量会受到各种因素影响、误差水平较大的严峻现实，进一步研究测量点位置选择、原始磁场测量数据去噪、融入正则化的寻优算法等，改善基于实际磁场测量数据反演逆推会出现的病态问题和不适定问题。（文/肖冬萍 姜克儒 刘淮通 周强 李松浓）
延伸阅读：输电线路常用架空导、地线型号表示及含义
原标题：重庆大学肖冬萍等：架空输电线路三相电流非接触式测量新方法
